Composição de ∆ 5 -esteróis, atividade de H + -ATPase e exsudação de ácidos orgânicos em dois genótipos de milho, submetidos a níveis tóxicos de alumínio

Abstract

Neste trabalho, plântulas de dois genótipos de milho com tolerância diferencial ao alumínio (Al), UFVM-100 (sensível) e UFVM-200 (tolerante), foram expostas ao Al, nas concentrações de 0 e 50 μM, e ao paclobutrazol (PBZ), nas concentrações de 0 e 0,6 μM, aplicados isoladamente ou em combinação, em solução de CaCl 2 0,5 mM, pH 4,0. Após 24 horas, avaliaram-se os efeitos do Al e, ou do PBZ sobre o crescimento radicular, o acúmulo/localização do Al, o extravasamento de eletrólitos totais, a exsudação de ácidos orgânicos para a solução externa, os teores de esteróis e de ácidos orgânicos e a atividade da H + -ATPase de membrana plasmática de pontas de raízes. O tratamento das plântulas com Al resultou em maior acúmulo desse elemento nas raízes do genótipo UFVM-100 e, também, em maior inibição no alongamento da raiz principal nesse genótipo. Observou-se, também, redução nos teores de campesterol, estigmasterol e β-sitosterol e nos teores totais dos ∆ 5 -esterois nos ápices radiculares dos dois genótipos de milho, mas com maior intensidade no genótipo UFVM-100. O extravasamento de eletrólitos, também, foi maior nesse genótipo. Os teores de ácido cítrico e málico nas raízes foram aproximadamente iguais nos dois genótipos, mas a exsudação de ácido cítrico foi maior no genótipo UFVM-200, enquanto a de ácido málico foi maior no genótipo UFVM-100. A exsudação total de ácidos orgânicos pelas raízes, entretanto, foi consideravelmente maior no genótipo UFVM-200. A atividade da H + -ATPase sofreu redução no genótipo UFVM-100, mas aumento no genótipo UFVM-200. A excreção de prótons foi similar nos dois genótipos em todos os tratamentos, exceto no tratamento combinado de Al + PBZ em que foi maior no genótipo UFVM-200. Nesse tratamento observou-se aumento no teor de Al nos ápices radiculares e na inibição do alongamento radicular apenas no genótipo UFVM-200, eliminando as diferenças entre os dois genótipos. Nessa mesma condição, também, observou-se redução nos teores de campesterol, estigmasterol, β-sitosterol e teores totais dos ∆ 5 -esterois nos dois genótipos. ixComo essa redução foi maior no genótipo UFVM-200, as diferenças que existiam na presença apenas do Al desapareceram. O tratamento combinado de Al + PBZ ocasionou aumento no extravasamento de eletrólitos no genótipo UFVM-200 e pequena redução no genótipo UFVM-100, diminuindo a diferença entre esses dois genótipos em relação ao tratamento apenas com Al. Além disso, o tratamento com Al + PBZ aumentou o teor de ácido cítrico apenas no genótipo UFVM-100 e de ácido málico nos dois genótipos. Nessa mesma condição ocorreu aumento na exsudação de ácido cítrico nos dois genótipos e de ácido málico apenas no genótipo UFVM-200. A exsudação desses ácidos orgânicos, entretanto, foi menor quando comparada à exsudação observada no tratamento com apenas Al. A atividade da H + -ATPase aumentou nos dois genótipos, sendo o aumento maior no genótipo UFVM-200. Na presença apenas de Al, o genótipo UFVM-200 apresentou menores teores deste elemento nos ápices radiculares, menor inibição no crescimento da raiz principal, maiores teores dos esteróis campesterol, estigmasterol e β-sitosterol na membrana plasmática e maior atividade da H + -ATPase e, paralelamente, aumento na exsudação de ácido cítrico, indicando que este genótipo possui mecanismos de tolerância ao Al mais eficientes. O tratamento com PBZ, na presença de Al, de modo geral, reduziu a tolerância do genótipo UFVM-200 ao Al em relação ao genótipo UFVM-100.

In this study, seedlings of two maize genotypes with differential tolerance to aluminum (Al), UFVM-100 (sensitive) and UFVM-200 (tolerant) were exposed to 0 or 50 μM Al and 0 or 0.6 μM paclobutrazol (PBZ), applied solely or in combination, in 0.5 mM CaCl 2 , pH 4.0. After 24 hours, the effects of Al and/or PBZ treatment were evaluated on root elongation, Al accumulation/localization, total electrolyte leakage, organic acids exudation to the external solution and Δ 5 -sterols and organic acids contents and H + -ATPase activity of plasma membranes of roots tips. Seedlings of the UFVM-100 treated with Al showed higher Al content in the roots and also lower root elongation. Campesterol, stigmasterol, β-sitosterol and total Δ 5 -sterols contents decreased in the root tips of both maize genotypes, but with higher intensity in the UFVM-100 genotype. The total electrolyte leakage was also higher in this genotype. The citric and malic acid contents in the roots were similar in the two genotypes, but citric acid exudation was higher in the UFVM-200 genotype, while malic acid exudation was higher in the UFVM-100 genotype. Nevertheless, the roots of the UFVM- 200 genotype exuded higher amount of total organic acid to the growth medium. The activity of the H + -ATPase decreased in the UFVM-100, but increased in the UFVM-200 genotype. The proton excretion by the roots was similar in both genotypes, increasing only in UFVM-200 after exposure to the Al + PBZ treatment. Under this treatment it was observed also an increase in Al contents in the root tips and inhibition of root elongation only in the UFVM-200 eliminating genotype differences. Under this condition, campesterol, stigmasterol, β-sitosterol and total Δ 5 -sterols contents decreased in both genotypes. Since these reductions were greater in the UFVM-200, genotypes differences observed in plants treatment with solely Al disappeared. The electrolyte leakage increased in the UFVM-200 but decreased in the UFVM-100 genotype in response to the combined treatment Al + PBZ, reducing the genotypic differences. The Al + PBZ treatment increased the citric and malic xiacid contents in the root apices in both genotypes. Under this treatment, there was an increase in citric acid in both genotypes but of malic acid only in the UFVM-100 genotype. The total exudation of these organic acids, however, was lower than in the presence of solely Al. The activity of H + -ATPase increased in both genotypes, mainly in the UFVM-200 genotype. In the presence only of Al, the UFVM-200 genotype showed lower Al contents in the root tips, higher root elongation, higher campesterol, stigmasterol and β-sitosterol contents and higher H + -ATPase activity and also higher citric acid exudation, exhibiting a more efficient mechanism of Al tolerance. In general, plant treatment with PBZ reduced the Al-tolerance of the UFVM-200 genotype relative to the UFVM-100 genotype.